露场叠盘暗化出苗与无纺布覆盖对杂交籼稻成苗特性的影响

唐 磊，邓 飞，周 涛，李珍珍，贾媛丽，周 伟，宋小勤，吕天星,3，陶有凤，任万军，陈 勇

·农业装备工程与机械化·

露场叠盘暗化出苗与无纺布覆盖对杂交籼稻成苗特性的影响

唐 磊1，邓 飞1，周 涛1，李珍珍1，贾媛丽1，周 伟1，宋小勤2，吕天星1,3，陶有凤1，任万军1，陈 勇1※

（1. 四川农业大学农学院/农业农村部西南作物生理生态与耕作重点实验室，温江 611130；2. 大邑县农村发展服务中心，大邑 611330；3. 浙江大学农业与生物技术学院，杭州 310012）

为探明露场叠盘暗化出苗（darkened emergence by stacked plates in open space，DE）与无纺布覆盖（seedling mulched with non-woven fabric，NM）协同育秧对机插杂交籼稻成苗特性的影响，该研究于2020—2021年在不同气候条件下以杂交籼稻天优华占为材料，以摆盘出苗（swing-plate emergence，SE）和薄膜覆盖（seedling mulched with film，FM）为对照进行试验，探究DE与NM对出苗微环境与出苗特征以及秧苗素质的影响，并验证其机插适应性。结果表明：1）相对于外界环境，DE提高了出苗微环境的平均温度与平均相对湿度。与SE相比，DE降低了温度与相对湿度变异系数，缩短了种子出苗时间，并大幅提高出苗率与出苗整齐度；较FM，NM改善了秧床微环境，促进秧苗均衡生长；DE+NM有效提高成苗整齐度与成苗率，2 a间成苗整齐度较DE+FM、SE+NM与SE+FM分别增加了7.22～8.91、3.67～5.55和8.29～10.38个百分点（<0.05），2 a间成苗率分别提高了4.08～8.09、11.79～14.88和20.10～40.02个百分点（除2021年DE+FM外，<0.05）。2）DE的成苗密度显著优于SE（<0.05），进而增加了单位面积的总根长、白根数、根表面积，及根系盘结力；与FM相比，NM显著增大了单位面积根体积（<0.05）；DE+NM增加了单位面积的根体积、根表面积、根生物量，同时提高了根系盘结力（除2020年DE+FM外）。3）较其他3种育秧处理，DE+NM显著降低漏插率与伤秧率（<0.05），提高3～4苗/穴比例，并增加了每穴苗数。综上所述，DE+NM通过改善育秧环境实现了培育壮秧，秧苗机插效果好，所育秧苗呈现出“齐苗、壮根、宜机插”特性。该育秧技术有效解决了四川稻区传统机插育秧存在的秧苗生长不齐、盘根弱、机插效果差等问题，并兼具低成本、耐粗放、高效低碳等特点。研究结果可为本区域机插壮秧培育和水稻丰产增效栽培提供理论与技术支撑。

栽培；机械化；水稻；杂交籼稻；育秧；露场叠盘暗化出苗；无纺布覆盖；成苗特性

0 引 言

水稻机插秧因其轻简、高效、省工、高产等优势倍受经营者青睐，已成为国内水稻种植机械化的主流。育秧作为机插秧的关键环节，一直是各地区机插秧技术的难点与重点[1-2]。近几年，四川稻区逐步形成以毯苗机插为主的水稻机械化种植态势[3]。但传统机插育秧秧苗整齐度低、盘根弱、机插效果差，限制了该地区机插秧技术的应用与发展。因此，亟需新的育秧技术优化育秧方式，改善育秧环境，提高秧苗群体素质，从而实现培育壮秧。

秧苗素质受品种[4]、播种密度[5]、育秧方式[6]与育秧环境[7]等多种因素影响。良好的育秧环境是培育壮秧的基础[7]。传统机插育秧通常是播种后直接进行田间摆盘育秧，多变的田间气候条件导致种子出苗率低，出苗不整齐，烂种烂芽等现象频发[8]。薄膜覆盖育秧具有较强的保温保湿效果，利于早稻低温天气育秧，但膜内温度高、湿度大，秧苗易徒长，成毯质量差，易发生病虫害，且遇高温揭膜不及时往往出现烧种烧苗、生长不齐等现象[9-10]，增加管理难度的同时，也降低了秧苗群体质量。可见，气候条件是影响种子出苗与秧苗生长的主要环境因素[11]。通过优化育秧方式改善种子出苗到秧田管理期间的秧床气候条件，有助于发挥品种特性和缓解秧苗个体间矛盾，以保证秧苗成苗率和成苗整齐度[9-13]，进而提高秧苗群体质量。

叠盘暗出苗技术是由中国水稻研究所等于2015年提出的水稻育秧技术[14]，即将播种后的秧盘堆叠起来，使种子在暗环境下完成出苗的一项新技术。朱德峰等基于该技术提出了水稻室内叠盘出苗育秧模式，即将叠放好的秧盘移入可控温控湿的出苗室，控制室内温度29～32 ℃之间、湿度70%以上以改善种子出苗环境，种子出苗质量大幅提高[15]。另外，无纺布覆盖育秧是以无纺布代替薄膜覆盖秧床的育秧技术革新，利用无纺布透气、保温等特性改善秧床育秧环境，促进秧苗正常生长[9,16-17]。室内叠盘出苗育秧模式与无纺布覆盖育秧已相对成熟地在江苏、浙江等地应用。然而，各地区气候差异大，育秧设施、育秧水平也参差不齐[2]。四川稻区虽较早的引入了无纺布覆盖育秧技术[18]，秧苗群体质量也在传统旱育秧、淤泥育秧的基础上有所改善[19]，但单一的育秧技术难以保证育秧稳定性。同时受四川“弱光、寡照、高湿、气候多变”的生态环境影响[3,20]，秧苗盘根弱、整齐度差等问题始终未能从根本上解决。为此，本团队提出了杂交稻暗化催芽无纺布覆盖高效育秧技术，即采用露场叠盘暗化出苗方式解决种子出苗问题，出苗结束后再移入旱育秧床，大幅降低出苗风险。该出苗方式通过选择向阳的露天出苗场地，充分利用太阳光能辅助增温，然后覆盖聚丙烯防雨油布保温保湿，进而完成水稻叠盘暗出苗。秧盘入秧床后采用无纺布平铺覆盖秧床，完成对秧田的统一管理，确保秧苗质量。二者协同实现高质量育秧，在实际生产中取得良好的育秧效果，并被遴选为2021年全国农业主推技术[21]，而该技术对机插杂交籼稻的成苗特性尚不明确。为此，本研究以四川大面积种植的杂交籼稻品种天优华占为材料，于2020年4—5月通过试验研究了露场叠盘暗化出苗方式与无纺布覆盖方式协同育秧对水稻种子出苗微环境、出苗特征、秧苗素质及机插质量的影响，并基于不同气候条件下，于2021年9—10月对该育秧技术的成苗特性进行试验验证，以期为四川机插壮秧培育和水稻丰产增效栽培提供理论和技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验地点与材料

试验于2020—2021年在四川省成都市大邑县安仁镇旭成农作物种植专业合作社（103°36′15′′E，30°30′30′′N）内进行。以中国水稻研究所、中国科学院遗传与发育生物研究所、广东省农业科学院水稻研究所选育的三系杂交籼稻天优华占为试验材料。采用塑料硬盘育秧，秧盘规格为长58 cm×宽28 cm×高2.5 cm。

1.2 试验设计

根据杂交稻暗化催芽无纺布覆盖高效育秧技术主要作用于出苗期和秧田管理期两个阶段，本研究设计2种出苗方式（emergence modes，E）：露场叠盘暗化出苗处理（treatment of darkened emergence by stacked plates in open space，DE）和摆盘出苗处理（treatment of swing-plate emergence，SE）。露场叠盘暗化出苗处理：采用久保田2BZP-800型播种流水线播种，生长介质为营养土，盘中底土厚2.0 cm，盖土厚0.3 cm，播种量为71 g/盘（约3 000 粒/盘），浸种后播种。播种后每30只秧盘垂直叠放整齐形成一摞，并用一只空盘倒扣于顶盘以避光保湿，置于钢架托盘（长1.1 m×宽0.58 m×高0.2 m）上，每托盘放置4摞，共120盘，将托盘放置在秧田旁露天场地，用红白蓝三色聚丙烯防雨油布覆盖，并压紧油布四周，进行暗出苗处理，出苗结束后需将秧盘移入旱育秧床管理；摆盘出苗处理：播种方式、播种量与播前处理均与叠盘出苗处理一致，共播种120盘，秧盘于播种后直接移入宽1.4 m的旱育秧床，用泥土填敷盘间空隙，进行摆盘出苗处理。试验以露场叠盘暗化出苗结束后幼苗的平均苗高为出苗结束标准，适时观察摆盘出苗状况，出苗期间不浇水。

同时设计2种秧床覆盖方式（mulching modes，M）：无纺布覆盖处理（treatment of seedling mulched with non-woven fabric，NM）和薄膜覆盖处理（treatment of seedling mulched with film，FM）。秧盘移入旱育秧床后，分别采用无纺布（聚丙烯复合材料，厚度规格为50 g/m2）平铺覆盖秧床和薄膜（聚乙烯，厚度规格为10 g/m2）搭拱覆盖秧床，其中拱宽1.4 m，拱高0.5 m。

试验处理数目在出苗期和秧田管理期有所差异，出苗期因露场叠盘暗化出苗是独立完成出苗后再进行无纺布覆盖和薄膜覆盖处理，因而该过程仅DE、SE+NM和SE+FM 共3个处理；秧田管理期是DE+NM、DE+FM、SE+NM和SE+FM 共4个处理，每个处理20盘，3次重复，秧龄均为30 d。

试验分别于2020年4月25日和2021年9月27日播种，播种前用25%咪鲜胺杀菌防病浸种12 h，再用清水浸种12 h后沥干至种子间不粘连，2020年4月29日和2021年10月1日将叠盘暗化出苗处理的秧盘移至秧床，2020年5月5日和2021年10月7日揭开无纺布和薄膜。于2020年5月25日采用洋马YR60D型6行高速插秧机对秧苗进行机插，机插试验田按随机区组试验划分小区，小区面积为25.2 m2（3.6 m×7 m），3次重复。采用减穴稳苗栽插技术[3]进行机插，栽插规格为30 cm×22 cm，取秧量设置为3～4苗/穴。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 出苗微环境气候条件

于播种至平均苗高约3.0 cm的出苗期间，采用温湿记录仪（VMS-3003-WS型，山东威盟士科技有限公司）和光照记录仪（MX2202型，美国HOBO公司）连续记录各处理秧床内部及秧床外部自然环境的温度、相对湿度和光照强度。

1.3.2 出苗特征

出苗结束后（平均苗高3.0 cm左右），于各处理随机取3盘，每个秧盘按对角线法选择3个5 cm×5 cm的样方，调查样方内出苗种子数与种子总数，计算出苗率（出苗种子数/种子总数×100%）；并测定样方中幼苗苗高，按式（1）～（2）计算出苗整齐度。

1.3.3 秧苗素质

于移栽前1 d （秧龄29 d）进行秧苗素质测定。每处理随机选3盘秧苗，每盘取代表性秧苗20株，测量株高、叶龄、茎基宽、茎基厚、叶面积、白根数，并计算叶面积指数，其中叶面积采用长宽系数法（系数为0.75）；每盘另取代表性秧苗10株，剪下根系采用EPSON LA240型根系扫描仪扫描，用WinRHIZO 2019根系分析软件测定总根长、平均根直径、根体积与根表面积；同时在每盘选代表性秧苗100株分地上部、地下部，于105 ℃下杀青30 min后，80 ℃烘干至恒质量并称量，计算根冠比；

此外，于各处理再选3盘秧苗，每盘按对角线法确定3个10 cm×10 cm的样方，剔除样方中的弱苗死苗（茎秆细弱，绿叶数小于2片），并记录样方中秧苗数量、株高及种谷总数（未发芽种子数+秧苗总数），统计株高>1/2平均株高的秧苗数，计算成苗率[22]、成苗密度[23]和成苗整齐度（计算方法同出苗整齐度）；每个处理另切取6个10 cm×10 cm的代表性秧块，固定其一端，用ELK-100型数显拉力计沿水平方向缓慢钩拉另一端，当秧块断裂时，拉力计显示的读数即为根系盘结力（单位：N）；

根系活性用单位时间伤流量表示[24]（单位：mg/h）；首先，用HZK-FA110型电子天平称取0.300 0 g脱脂棉，再于各处理选取长势一致的秧苗，在距茎基3 cm处用手术刀片切断茎秆，5 min后用滤纸吸去断茎处的组织液（防韧皮部汁液的交叉污染），然后迅速将脱脂棉包在茎秆上，并使茎端面与其接触，用保鲜膜包好脱脂棉，收集12 h（19:00—7:00）后测量伤流量，每个处理重复6次。

各指标计算式如下：

叶面积指数=（单株叶面积×成苗密度）/单位面积（3）

根冠比=根生物量/地上部生物量（4）

成苗率=样方中高于平均株高1/2的秧苗数/

样方中种谷总数×100% （5）

成苗密度（株/cm2）=样方中高于平均株高1/2的秧苗数/

样方面积 （6）

1.3.4 栽插质量

栽插后2 d，调查每小区中间6行，每行连续调查10穴，共计60穴，记录每穴苗数、漏插穴数（机插后插穴内无秧苗的数量）、伤秧数（秧苗茎基部有折伤、刺伤和切断现象的数量）、3～4苗/穴数与漂秧数（秧苗翻倒且根部起漂的数量），计算漏插率（漏插穴数/调查穴数×100%）、伤秧率（伤秧数/调查总苗数×100%）、3～4苗/穴比例[（3苗/穴数+4苗/穴数）/调查穴数×100%]、漂秧率（漂秧总数/调查总苗数×100%）。

1.4 数据统计与分析

采用Microsoft Excel 2010进行数据输入、整理，用SPSS 27.0系统软件分析数据，用LSD（least significant difference tests）比较样本平均数的差异显著性（<0.05），用Origin 2021b作图。

2 结果与分析

2.1 出苗微环境与出苗特征

2.1.1 出苗微环境温、湿度与光照强度差异

不同处理在出苗期的温、湿度和光照强度存在差异。就温度而言，2 a间露场叠盘暗化出苗（DE）的平均温度分别为23.37与26.30 ℃，较外界环境（external environment，EE）、摆盘出苗无纺布覆盖育秧处理（SE+NM）与摆盘出苗薄膜覆盖育秧处理（SE+FM），平均温度分别提高了3.95～5.55 、1.97～3.82和0.53～2.34 ℃，同时温度变异系数（coefficient of variation，C）降低，降低幅度分别为12.94～27.59、16.27～29.88和21.63～37.09个百分点。摆盘出苗处理下，2 a间无纺布覆盖处理（NM）的最高温度较薄膜覆盖处理（FM）分别低11.70与8.90 ℃（图1）。就相对湿度而言，2020年DE在出苗期的平均相对湿度为97.27%，2021年为93.60%，较外界环境提高了7.30%～17.55%，相对湿度变异系数小，与外界环境、SE+FM与SE+NM相比，相对湿度变异系数分别降低了14.62～19.61、5.23～9.10和2.64～5.26个百分点（图2）。摆盘出苗处理下，NM的湿度波动范围高于FM，秧床内高温高湿同步现象明显较少。对秧床光照强度来说，各处理在出苗期的光照强度均低于外界环境，其中DE是在暗环境进行，光照强度为0 lx，SE+FM与SE+NM的平均光照强度较外界环境分别降低了25.37%～26.69%和39.13%～48.05%（图3）。综上可知，DE提高了出苗微环境的平均温度，并降低了其温度和湿度的波动，从而为种子出苗提供更稳定的气候环境。

a. 2020年温度变化 a. Changes of temperature in 2020b. 2021年温度变化 b. Changes of temperature in 2021c. 2020年温度箱线图 c. Box-plot of temperature in 2020d. 2021年温度箱线图 d. Box-plot of temperature in 2021

a. 2020年相对湿度变化 a. Changes of relative humidity in 2020b. 2021年相对湿度变化 b. Changes of relative humidity in 2021c. 2020年相对湿度箱线图 c. Box-plot of relative humidity in 2020d. 2021年相对湿度箱线图 d. Box-plot of relative humidity in 2021

a. 2020年光照强度变化 a. Changes of light intensity in 2020b. 2021年光照强度变化 b. Changes of light intensity in 2021c. 2020年光照强度箱线图 c. Box-plot of light intensity in 2020d. 2021年光照强度箱线图 d. Box-plot of light intensity in 2021

2.1.2 出苗时间、出苗率和出苗整齐度

通过图1～图3可知，种子出苗时间受出苗微环境影响。2020年DE的种子出苗时间为84 h，较SE+FM与SE+NM分别缩短了36与42 h；2021年外界环境平均气温较高，各处理种子出苗时间差异较小，但DE仍提前3～6 h。

DE显著提高水稻种子的出苗率和出苗整齐度。就出苗率而言，2 a间DE的出苗率分别为85.87%和70.16%，较SE+NM与SE+FM分别提高了10.25～11.17与14.22～26.33个百分点（图4a）。2 a间DE的出苗整齐度均在82%以上，与SE+NM与SE+FM相比，出苗整齐度分别增加了9.62～28.46与12.81～28.62个百分点（图4b）。此外，2 a 间SE+NM的出苗率和出苗整齐度均高于SE+FM，但仅2020年出苗率差异达显著水平。

a. 出苗率 a. Emergence rateb. 出苗整齐度 b. Emergence uniformity

注：不同小写字母表示处理间差异显著（<0.05）。下同。

Note: Different lowercase letters indicate significant differences between treatments (<0.05). The same as below.

图4 不同处理下水稻种子出苗率及出苗整齐度

Fig.4 Emergence rate and uniformity of rice seeds under different treatments

2.2 秧苗素质

2.2.1 不同出苗方式与覆盖方式对成苗率与成苗整齐度的影响

如图5所示，出苗方式与覆盖方式均显著或极显著影响秧苗成苗率与成苗整齐度。2 a试验结果表明，DE的成苗率显著高于SE；与FM相比，NM提高了秧苗的成苗率；两者互作使成苗率在2020年达80.92%，2021年为66.42%，相比于DE+FM、SE+NM与SE+FM，2 a间DE+NM的成苗率分别提高了4.08～8.09、11.79～14.88和20.10～40.02个百分点，除2021年DE+FM外，差异均达显著水平。比较成苗整齐度发现，NM显著提高了不同出苗方式下的成苗整齐度。整体看来，2 a间DE+NM的成苗整齐度分别为88.22%与89.72%，较其他3种育秧处理显著增加了7.22～8.91、3.67～5.55和8.29～10.38个百分点。可见，DE+NM有效提高秧苗成苗整齐度与成苗率。

a. 成苗率 a. Seedling rateb. 成苗整齐度 b. Seedling uniformity

注：E：出苗方式；M：覆盖方式；E×M：出苗方式与覆盖方式互作。DE：露场叠盘暗化出苗处理；SE：摆盘出苗处理；NM：无纺布覆盖处理；FM：薄膜覆盖处理。ns，*，**分别表示方差分析差异不显著、在0.05与0.01水平上显著。DE+NM：露场叠盘暗化出苗无纺布覆盖育秧处理；DE+FM：露场叠盘暗化出苗薄膜覆盖育秧处理；SE+NM：摆盘出苗无纺布覆盖育秧处理；SE+FM：摆盘出苗薄膜覆盖育秧处理。下同。

Note: E: emergence modes; M: mulching modes; E×M: emergence modes ×mulching modes. DE: treatment of the darkened emergence by stacked plates in open space; SE: treatment of the swing-plate emergence; NM: treatment of the seedling mulched with non-woven fabric; FM: treatment of the seedling mulched with film. ns, *, ** indicate that the difference of variance analysis is not significant, significant at 0.05 and 0.01 level, respectively. DE+NM: the seedling raising treatment of darkened emergence by stacked plates in open space and seedling mulched by non-woven fabric; DE+FM: the seedling raising treatment of darkened emergence by stacked plates in open space and seedling mulched by film; SE+NM: the seedling raising treatment of swing-plate emergence and seedling mulched by non-woven fabric; SE+FM: the seedling raising treatment of swing-plate emergence and seedling mulched by film. The same as below.

图5 不同出苗方式与覆盖方式对秧苗成苗率与成苗整齐度的影响

Fig.5 Effects of different emergence modes and mulched modes on seedling rate and seedlings uniformity

2.2.2 不同出苗方式与覆盖方式对秧苗地上部性状的影响

出苗方式与覆盖方式均显著或极显著影响秧苗株高、茎基宽、成苗密度、单位面积生物量与叶面积指数及2020年茎基厚，同时出苗方式还极显著影响2021年茎基厚，覆盖方式极显著影响叶龄，二者互作对叶龄，以及2020年株高、成苗密度、叶面积指数与2021年茎基宽有显著或极显著影响（表1）。DE的地上部个体性状中，株高、叶龄、茎基宽和茎基厚均低于SE处理；对于秧苗群体性状而言，DE的成苗密度、单位面积地上部生物量与叶面积指数均显著高于SE。不同覆盖方式下秧苗个体性状除2021年茎基厚外，均表现为NM小于FM，秧苗群体性状则呈相反趋势。出苗方式与覆盖方式共同作用下，DE+NM的株高较SE+NM与SE+FM有所降低，叶龄、茎基宽与茎基厚仅小于SE+FM处理；秧苗群体性状中，单位面积生物量、成苗密度与叶面积指数从大到小均为DE+NM、DE+FM、SE+NM、SE+FM，其中DE+NM显著增加了单位面积地上部生物量，较其他3种育秧处理分别增加了2.65%～6.22%、9.29%～17.20%与14.18%～29.08%；成苗密度分别增加了4.92%～8.78%、17.21%～21.62%和29.51%～49.32%，叶面积指数分别提高了2.25%～7.36%、16.91%～19.79%与20.28%～41.36%，成苗密度与叶面积指数除2021年DE+NM外差异均显著。因此，通过露场叠盘暗化出苗与无纺布覆盖培育秧苗，提高了单位面积生物量等秧苗地上部群体性状。

表1 不同出苗方式与覆盖方式对秧苗地上部性状的影响

注：同一列不同小写字母表示处理间在0.05水平上差异显著。*和**分别表示方差分析在0.05和0.01水平上差异显著。下同。

Note: The different lowercase letters in the same column indicate significant differences at 0.05 level between treatments. * and ** indicate significant difference of variance analysis is at 0.05 and 0.01 levels, respectively. The same as below.

2.2.3 不同出苗方式与覆盖方式对秧苗根系性状的影响

从表2可知，主效出苗方式显著或极显著影响单位面积的秧苗总根长、白根数、根表面积、根体积与根生物量，根系盘结力，以及2020年根系活性和2021年平均根直径。根系个体性状中，平均根直径、2020年根系活性于处理间表现为DE小于SE，差异显著；根系群体性状中，单位面积的总根长、白根数、根表面积、根体积与根生物量，以及根系盘结力均表现为DE高于SE，除2021年单位面积根体积外差异均显著。主效覆盖方式对单位面积的根表面积、根体积与根生物量，以及2020年单位面积的总根长、白根数和2021年根系盘结力与平均根直径有显著或极显著影响。与FM相比，NM显著增大了单位面积根体积。出苗方式与覆盖方式互作显著极显著影响单位面积根体积，以及2020年单位面积的总根长、白根数与根表面积，根系盘结力和2021年平均根直径。综合4种育秧处理结果看，除2021年DE+FM根系盘结力外，DE+NM单位面积的总根长、白根数、根表面积、根体积、根生物量，以及根系盘结力均高于DE+FM、SE+NM与SE+FM 3种育秧处理，其中单位面积表面积分别增大了7.93%～8.55%、9.32%～13.10%和16.67%～32.79%，单位面积根体积分别增加了7.26%～17.58%、11.29%～16.48%与20.88%～41.94%，单位面积根生物量分别提高了4.39%～7.08%、8.37%～10.79%和12.97%～18.74%，2021年根系盘结力分别提高了10.59%、15.48%和19.82%，差异均达显著水平。表明DE+NM可有效增加了秧苗群体根系，形成群体根系多、盘根力好的秧块。

表2 不同出苗方式与覆盖方式对秧苗根系性状的影响

2.2.4 不同出苗方式与覆盖方式对根冠比的影响

不同育秧处理的根冠比在年份间存在差异（图6）。其中，2020年根冠比受出苗方式影响，表现为DE小于SE，差异显著（<0.01），最终导致各育秧处理的根冠比具有较大差异（图6a）。2021年出苗方式与覆盖方式均对根冠比无显著影响，二者共同作用下，4种育秧处理的根冠比亦无明显差异（图6b）。结果表明，秧苗根冠比主要与出苗方式有关。

图6 不同出苗方式与覆盖方式对根冠比的影响

2.3 机插质量

2.3.1 不同出苗方式与覆盖方式对机插质量的影响

分析不同出苗方式与覆盖方式下秧苗机插质量发现（表3），出苗方式极显著影响每穴苗数、漏插率、伤秧率和3～4苗/穴比例。与SE相比，DE显著提高每穴苗数和3～4苗/穴比例，显著降低漏插率与伤秧率；覆盖方式对漏插率、伤秧率和3～4苗/穴比例有显著或极显著影响。较FM，NM降低了漏插率、伤秧率与漂秧率，亦增加了每穴苗数与3～4苗/穴比例，但处理间差异不显著；综合来看，4种育秧处理的每穴苗数与3～4苗/穴比例由高到低依次为DE+NM、DE+FM、SE+NM、SE+FM，而漏插率与伤秧率则相反，其中DE+NM的漏插率与伤秧率显著低于其他3种育秧处理，漏插率仅为4.44%，伤秧率低至1.88%。

2.3.2 秧苗群体性状与机插质量的相关性

由表4可知，秧苗群体性状指标与机插质量存在相关关系。成苗率、根系盘结力、叶面积指数以及单位面积的成苗密度、白根数、地上部生物量、根生物量、总根长、根表面积、根体积与每穴苗数、3～4苗/穴比例均存在极显著正相关关系，与漏秧率、伤秧率则呈极显著负相关。成苗整齐度与漏插率、伤秧率呈显著或极显著负相关，与3～4苗/穴比例存在极显著正相关关系。漂秧率与秧苗群体性状指标具有负相关关系，但均不显著。可见，提高秧苗群体素质有利于增加每穴苗数与3～4苗/穴比例，并降低漏插率和伤秧率，进而改善机插质量。

表3 不同出苗方式与覆盖方式对秧苗机插质量的影响（2020）

表4 秧苗群体性状指标与机插质量的相关系数（2020）

3 讨 论

3.1 露场叠盘暗化出苗与无纺布覆盖育秧的成苗特性

毯苗机插秧需要整齐度高、盘根效果好及机插适应性强的秧苗[25-26]。然而生产上，种子出苗质量低限制了高质量秧苗群体的形成[12]；秧床气温起伏大常导致秧苗生长过程中死亡率增加，最终影响成苗质量[9]。本研究发现，通过露场叠盘暗化出苗与无纺布覆盖协同育秧可显著提高水稻种子出苗质量与秧苗群体素质，秧苗最终表现出“齐苗、壮根”特性。

“齐苗”特性指成苗整齐且成苗率高。分析发现，良好的育秧环境是提高成苗整齐度与成苗率的重要保障，而出苗环境是关键[12-13]。朱德峰等[15]对叠盘出苗模式研究发现相对稳定的出苗环境更有利于提高种子出苗质量。温度是影响种子萌发最主要的气候因子[27]，水稻种子一般在15～35 ℃范围内可正常出苗，温度过高或过低均使出苗受阻[28-29]。本研究结果表明，DE的平均温度较外界环境提高3.95～5.58 ℃，平均相对湿度提高7.30%～17.55%，同时大幅降低了出苗期的温、湿度波动，整个出苗期温度变化在5 ℃范围内（图1），平均相对湿度达93%以上（图2）。进一步分析发现，出苗率与温、湿度变异系数均呈极显著负相关（<0.01），出苗整齐度与温、湿度变异系数也存在负相关关系。说明DE的保温保湿效应有助于提升种子出苗质量[12-13,30]。此外，DE是基于暗环境下进行（图3），有效降低了光照变化引起的温、湿度波动，且避免了种子出苗过程对光环境响应的时空差异[31]，促使出苗整齐。整体看来，DE缩短了出苗时间，并显著提高出苗率与出苗整齐度。这可能是因为相对稳定的出苗环境增强了种子-淀粉酶活性，提高了淀粉消化速率[12]，促使种子正常萌发[32]，确保了出苗质量，从而为高成苗率与高整齐度的形成奠定良好基础[30,33]。秧田期覆盖无纺布对改善秧床环境作用显著[9-10]。一方面无纺布兼具微孔可自然通风[17]，秧床内最高温度明显低于薄膜覆盖，最低温度则相差无几，温度整体变化相对平缓（图1），从而避免了高温烧苗现象。另外，NM也减少了秧床内高温高湿同步现象（图2），降低了病虫害的发生[9]。而且NM削弱了外界高光强（图3），减少了秧床内高温强光对幼苗的伤害[7]。整个育秧过程，DE+NM创造了适宜秧苗正常生长的气候条件，改善了育秧环境，最终有效提高成苗整齐度与成苗率。但值得注意的是，本研究中2021年DE+NM的成苗率为66.42%，较2020年低14.5个百分点（图5a）。原因主要是种子发芽率在年份间存在差异，其中2020年种子实测发芽率为86.8%，2021年为78.2%；其次常温储藏过程中种子发芽率会逐渐降低[34]，从而导致2021年出苗率偏低（图4a），最终影响了成苗率。

本研究中“壮根”特性主要体现在根系群体性状上。根系是影响秧苗形态建成的重要器官[35]，根冠比则与秧苗个体间竞争强度密切相关[5]。钟平等[30]研究表明暗化叠放出苗方式对根冠比没有影响。陈惠哲等[12]也发现叠盘出苗育秧与大棚摆盘育秧的根冠比无显著差异。本研究结果表明，水稻种子经DE处理后，根冠比在年份间与SE有所不同，表现为2020年下降，2021年无明显差异，主要是因为2020年DE的成苗密度远远高于SE（DE为1.41，SE为0.96），同时受秧苗生长空间和养分资源限制，个体根系生长难免受阻[26,36]，从而使根冠比、平均根直径、根系活性在2020年稍有降低。伤流强度能将秧苗地上部与地下部有机联系起来，准确地反映整株根系活性变化[24]。本研究中NM的根系活性与FM无显著差异，而株高、叶龄、茎基宽等秧苗地上部个体性状显著降低。原因可能是NM较好地协调了秧苗个体与群体间关系，促使根系吸收水分和营养元素的能力上升，进而提高秧苗代谢速率[25,35]，最终表现为个体根系活性在较高密度下无下降趋势，并增加了群体根系数量。根系盘结力是量化秧苗成毯性的重要指标[26,37]。本试验结果发现，DE显著提高根系盘结力，这与赵青松等[38]的结果一致。张玉屏等[9]和兰志超等[10]研究表明无纺布覆盖育秧具有增加秧苗根系干质量的效应。本试验发现，NM显著提高单位面积根体积，同时也不同程度地增加了单位面积总根长、白根数与根表面积，进而使单位面积根生物量呈上升趋势。综合4种育秧处理来看，DE+NM显著提高了单位面积的根体积、根表面积与根生物量等根系群体性状。根冠比、平均根直径与根系活性等根系个体性状虽在年份间与SE+FM有所差异，但整体上各育秧处理间差异甚微。说明DE+NM的根系个体性状未被削弱，而是在保证更大数量群体的同时，通过适当减小株高、茎基宽、茎基厚等秧苗地上部个体性状，降低株间竞争强度，缓和个体间矛盾，从而实现秧苗均衡生长[39]，最终形成根系发达、成毯性好的“壮根”群体。

3.2 露场叠盘暗化出苗与无纺布覆盖育秧的机插适应性

机插质量较好地反映了秧苗机插适应性[25]。前人通过大量研究表明，漏插率是影响秧苗机插质量最直观、最重要的指标[6,25,40]。本研究发现，DE显著降低漏插率，提高了每穴苗数，这与陈惠哲等[12]对叠盘出苗育秧模式的研究结果基本一致。NM作用后，DE+NM的漏插率为4.44%，显著低于其他3种育秧处理（DE+FM为9.44%，SE+NM为13.33%，SE+FM为17.22%），机插效果大幅改善。同时该育秧处理有效降低伤秧率，增加了每穴苗数与3～4苗/穴比例，实现与减穴稳苗栽插技术的深度融合，提高了栽插合格率。相关分析表明，培育高质量的群体秧苗有助于提高机插质量[25]。从本试验结果看，DE+NM有效提高了成苗率与成苗整齐度，成苗密度增大，叶面积指数与单位面积地上部生物量随之增加[23]，并提高了单位面积的根体积、根表面积、根生物量，根系盘结力等地下部群体性状，从而避免了秧块地上部稀疏、地下部松散，成毯性差的缺陷[37]，提高了秧块运输完整性，促使机插取秧面积与成苗密度良好耦合，进而减少了漏插与伤秧现象，增加了每穴苗数与栽插合格率，最终实现高质量机插[40-41]。可见，经DE+NM培育的秧苗在移栽过程中表现出“宜机插”特性。

3.3 露场叠盘暗化出苗与无纺布覆盖育秧的关键技术及特点

结果表明，出苗质量显著影响秧苗群体素质与机插质量[12]，而该育秧技术是通过DE调控了出苗环境的稳定性，进而提高了出苗质量。因而改善出苗气候条件是该育秧技术的关键。笔者前期对DE研究发现，叠盘高度是影响温湿度垂直分布均匀性的原因之一。当叠盘高度超过30盘时，顶盘与底盘间的日平均温度差与日平均相对湿度差大幅增加。因此，根据外界天气状况，合理控制叠盘高度，缩短顶盘与底盘间的温湿度差异，实现出苗相对一致性。其次，适当预留托盘与托盘之间的距离以促进空气流通，从而实现暗化堆内温湿度在水平方向上相对均匀。再者，暗化堆内温湿度总体稳定性与托盘数量密切相关，表现为温湿度稳定性随托盘数量的增加而增加。增温保湿则是确保种子高质量出苗的必要手段[15]。结果表明，DE的平均温度受外界气候条件影响，但覆盖防雨油布后，平均温度与平均相对湿度明显增加，温湿度波动大幅降低，所以DE宜选择地势平坦、向阳的露天场地，利用太阳光能增加基温，并选用密封性好的覆盖材料实现保温保湿。此外，播前选种，药剂浸种，合理选择育秧介质、秧盘、生长调节剂，调控播种量、底土厚度、盖土厚度、用水量、杀菌剂浓度等，均有助于该育秧技术更大程度的提高出苗质量。NM是该育秧技术在秧田管理期采取的主要措施。本研究发现，无论是露场叠盘暗化出苗还是摆盘出苗，NM处理后，秧苗群体质量与机插效果明显改善。说明NM亦是该育秧技术的核心环节。NM主要通过无纺布规格、覆盖方式以及覆盖时间等影响秧床育秧环境。首先，适时选择透气性高、保温效果好的无纺布，促进秧苗正常生长，而可降解无纺布更环保低碳。对于覆盖方式，安红艳等[42]研究发现无纺布平铺覆盖提高了秧床内部的温湿度均衡性，从而有助于增加秧苗整齐度。而无纺布覆盖时间是关键，时间过长，秧苗所需光照量不够，苗体细弱[16]；时间过短，无纺布效应难以发挥。于是可根据外界气温变化情况，低温加膜或高温提前揭布以实现培育壮秧。另外，秧床育秧环境还与秧田选择、秧床平整度、水分管理等有关。秧田首选地势平坦、交通便利的田块，灌排方便更易实现该育秧技术旱育水管，秧床平厢以便于秧盘平整摆放，开沟则利于水分干湿交替管理[43]。总之，在多变气候影响的四川杂交籼稻稻作区，掌握该育秧关键技术，提高秧苗群体素质，改善机插效果，有助于实现本区域水稻育插秧农机农艺的深度融合。

DE+NM对机插杂交籼稻的“齐苗、壮根、宜机插”特性，较好地解决了四川稻区秧苗生长不齐、盘根弱、机插效果差的“老大难”问题，为该地区机插秧技术的推广与发展提供保障。此外，杂交稻种子价格昂贵导致每盘用种量是影响育秧成本的主要原因[26]，而成苗率的大幅提高，让省种成为现实[40]。机插时DE+NM的漏插率低于5%，对产量影响较小[12]，从而无需人工补秧，有效降低了生产成本。其次，该育秧技术利用露天空地置放堆叠的秧盘，借助防雨油布遮盖便可安全出苗，极大地简化了暗出苗流程。且无纺布平铺覆盖秧床，操作方便，省去了搭拱覆膜和遇晴朗天气早揭晚盖等环节，实现了耐粗放管理。再者，该育秧技术基本实现从播种到移栽的全程机械化，有效避免了因人口老龄化和劳动力转移带来的人力短缺，实现机器换人，大幅提高设备利用率和劳动生产率[15]。目前，四川稻区正形成以农业企业、专业合作社、家庭农场和种植大户等新型经营主体为主的水稻规模化种植模式[44]，该技术提供了一个安全、高效、可靠的育秧方式，使水稻经营主体在满足自我需求的同时，也具备较强的育供秧社会化服务能力，进而实现集中高效育秧[45]。最后，该育秧技术的暗化过程是通过太阳光能进行增温，减少了对其他能源的消耗；并选用环境友好型的聚丙烯复合材料辅助育秧，其可生物降解性减少了对环境的污染[46]，从而更加低碳。而关于该育秧技术是否减少温室气体排放和提高水稻生产碳汇潜力仍需进一步研究。

4 结 论

本试验以传统育秧过程中摆盘出苗和薄膜覆盖育秧为对照，基于不同气候条件下，研究露场叠盘暗化出苗（DE）与无纺布覆盖（NM）协同对杂交籼稻的育秧效果。对比分析了该育秧技术的成苗特性、机插适应性，并综合阐述了该育秧技术的关键技术及特点，主要结论如下：

1）该育秧技术通过DE提高了出苗微环境的平均温度，增强了其温、湿度的稳定性，进而缩短了种子出苗时间，并显著提高了种子出苗率和出苗整齐度（<0.5）；NM改善了秧床微环境，促进秧苗均衡生长；二者协同使成苗率提高4.08～40.02个百分点，成苗整齐度提高3.67～10.38个百分点，育秧效果呈现出“齐苗”特性。

2）DE显著提高成苗密度（<0.5），进而增加了单位面积的总根长、白根数、根表面积以及根系盘结力；NM则显著增加单位面积根体积（<0.5）；二者协同使单位面积根体积提高7.26%～41.94%（<0.5），单位面积根表面积提高7.93%～32.79%（<0.5），单位面积根生物量提高4.39%～18.74%（<0.5），同时增加了根系盘结力，育秧效果呈现出根系发达、成毯性好的“壮根”特性。

3）DE+NM显著降低了漏插率与伤秧率（<0.5），其中漏插率为4.44%，提高了3～4苗/穴比例，并增加了每穴苗数，最终有效改善机插质量，育秧效果呈现出“宜机插”特性。

4）试验结果表明，DE+NM通过改善育秧环境实现了培育壮秧，秧苗机插效果好，呈现出“齐苗、壮根、宜机插”特性。因此，该育秧技术解决了传统机插育秧存在的秧苗生长不齐、盘根弱、机插效果差等问题，同时兼具低成本、耐粗放、高效低碳等特点。

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Effects of darkened emergence by stacked plates in open space and seedlings mulched with non-woven fabric on seedling characteristics ofhybrid rice

TANG Lei1, DENG Fei1, ZHOU Tao1, LI Zhenzhen1, JIA Yuanli1, ZHOU Wei1, SONG Xiaoqin2, LYU Tianxing1,3, TAO Youfeng1, REN Wanjun1, CHEN Yong1※

(1.,611130,; 2.,611330,;3.,,310012,)

Seedling-raising technology has been one of the most important measures to treat regional seedling raising during machine transplanting. Among them, an efficient seedling raising has been developed for darkened germination by stacked plates and seedlings mulched with non-woven fabric for the hybrid rice in Sichuan rice areas. The better performance of machine transplanting can be realized for even seedling growth and strong packing root. This study aims to clarify the effect of synergistic seedling raising of darkened emergence by stacked plates in the open area (DE) and seedlings mulched with non-woven fabric (NM) on the seedling characteristics ofhybrid rice. Tianyouhuazhan (thehybrid medium rice variety) was taken as the material in 2020-2021. The mode of swing-plate emergence (SE) and seedling mulched with film (FM) were chosen as the controls. A systematic investigation was made on the microenvironment and emergence characteristics in the emergence stage, seedling quality, and the adaptability of machine transplanting under DE and NM treatments. The results show that: 1) The DE increased the average temperature and average relative humidity of the microenvironment during the emergence stage, compared with the external environment (EE). The DE decreased the coefficient of variation (C) of temperature and relative humidity, while shortening the time of seed emergence, and greatly improving the emergence rate and emergence uniformity, compared with SE. The NM effectively improved the microenvironment of the seedling bed for the balanced growth of seedlings, compared with FM. Finally, the DE+NM effectively improved the seedling uniformity and seedling rate. The seedling uniformity under DE+NM of two years increased by 7.22-8.91, 3.67-5.55, and 8.29-10.38 percentage points, respectively (<0.05), and the seedling rate increased by 4.08-8.09, 11.79-14.88 and 20.10-40.02 percentage points, respectively (except for DE+FM in 2021,<0.05), compared with DE+FM, SE+NM, and SE+FM. 2) The DE significantly increased the seedling density, the total root length, the number of white roots, root superficial area, and root biomass per unit area. The NM significantly increased the root volume per unit area. Finally, the DE+NM significantly increased the root volume, root superficial area, root biomass per unit area, and root coiling force (except for DE+FM in 2020). 3) The DE+NM significantly reduced the rate of missed and hurting seedlings, whereas, there was an increase in the ratio of 3-4 plants per hole, and increased the seedlings per hole, indicating the higher quality of mechanized transplanting. The DE+NM can be expected to strengthen the seedling, particularly for the characteristic of “neat seedlings, strong root and suitable for mechanical transplanting”. Therefore, the improved seedling raising performed better with the low cost, extensive resistance, high efficiency, and low carbon. The findings can provide theoretical and technical support for strong seedlings raising and higher yield cultivation of rice mechanized transplanting in Sichuan rice area.

cultivation; mechanisation; rice;hybrid rice; seedling raising; darkened emergence by stacked plates in open space; seedling mulched with non-woven fabric; seedling characteristics

10.11975/j.issn.1002-6819.202212089

S318；S511

A

1002-6819(2023)-06-0023-12

唐磊，邓飞，周涛，等. 露场叠盘暗化出苗与无纺布覆盖对杂交籼稻成苗特性的影响[J]. 农业工程学报，2023，39(6)：23-34.doi：10.11975/j.issn.1002-6819. 202212089 http://www.tcsae.org

TANG Lei, DENG Fei, ZHOU Tao, et al. Effects of darkened emergence by stacked plates in open space and seedlings mulched with non-woven fabric on seedling characteristics ofhybrid rice[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2023, 39(6): 23-34. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.202212089 http://www.tcsae.org

2022-12-12

2023-03-04

国家粮食丰产增效科技创新专项（2017YFD0301702）；四川省育种攻关项目（2021YFYZ0005）

唐磊，研究方向为稻作高效栽培与农田生态。Email：1475135451@qq.com

陈勇，博士，副教授，研究方向为稻作高效栽培与农田生态。Email：xnchenyong@gmail.com